基于单片机的智能汽车仪表的设计

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毕业设计

基于单片机的智能汽车仪表的设计

摘要

汽车仪表是汽车的重要部件之一，能集中、直观、迅速地反映汽车在行驶过程中的各种动态指标，如行驶速度、里程、电系状况、制动、压力、发动机转速、冷却液温度、油量、指示灯状态，它是驾驶员能够直接了解汽车状况的一个窗口，为驾驶员正确使用汽车及安全驾驶提供了保证。随着电子技术的发展，越来越多的新技术在汽车制造业得到了广泛的应用。如微处理器在汽车上的应用，能使得各种数据的处理进一步加快，从而提高了实时性。相对于传统的动磁式和动圈式机芯汽车仪表的体积大、可靠性差、准度低的缺点，用步进电机来驱动指针的汽车仪表具有体积小、重量轻、可靠性高、抗千扰能力强、指示准确、兼容性和通用性强、生产和检测工艺简单等优点，该类仪表已成为当今世界汽车仪表的发展趋势。

在对新型汽车传感器、步进电机的工作原理还有单片机控制技术的了解和分析的基础上，结合传统的汽车仪表工作原理，设计一个由单片机控制步进电机驱动指针的汽车智能数字仪表。该智能数字仪表采用统一的步进电机结构，所有传感器采集的车速、转速、燃油的模拟或数字信号量全部转换成驱动步进电机的数字信号，由单片机处理完后，将驱动量信号输送到各自的步进电机指示仪表。

实验结果表明，基于单片机的步进电机式汽车智能数字仪表有着很好的效果，能准确的显示车速、转速、燃油、机油压力等信息，还增强了仪表的适应性，其可靠性得到了提高。

关键词:汽车仪表，步进电机，单片机。

目录

第1章绪论 (5)

1.1课题提出的背景 (5)

1.2国内外研究现状 (6)

1.3论文研究的主要内容 (7)

第2章汽车智能数字仪表电子技术基础 (8)

2.1电子技术在汽车仪表技术中的应用 (8)

2.2汽车智能数字仪表的基本结构 (9)

2.2.1电子式转速表 (9)

2.2.2 车速表 (9)

2.2.3里程表 (9)

2.2.4燃油表、机油压力表 (10)

2.3基于步进电机的汽车智能数字仪表技术基础 (10)

第3章汽车智能数字仪表的硬件设计 (13)

3.1汽车智能数字仪表的设计目标 (13)

3.2汽车智能数字仪表的设计技术路线 (13)

3.3汽车智能数字仪表中关键器件的选择 (13)

3.3.1微处理器的选择 (13)

3.3.2步进电机的选择 (14)

3.3.3 电源电路设计 (15)

3.3.4时钟电路 (16)

3.3.5复位电路 (17)

3.4汽车智能数字仪表中主要电路的设计 (17)

3.4. 1车速里程表 (17)

3.4.2发动机转速表 (22)

3.4.3燃油表 (24)

3.4.4机油压力表 (27)

3.5汽车智能数字仪表的设计 (29)

3.5.1设计的基本思想 (29)

3.5.2智能数字仪表的设计框图 (29)

3.5.3主要功能 (29)

第四章汽车组合仪表的软件设计 (31)

4.1软件设计思想 (31)

4.1.1语言选择 (31)

4. 1.2程序的模块化设计 (32)

4.2主程序的设计 (34)

4.2. 1初始化模块 (34)

4.2.2主程序模块 (34)

4.2.3中断处理模块 (35)

4.3主要子程序的设计 (35)

4.3. 1指针驱动子程序设计 (35)

4.3.2车速里程表子程序 (36)

4.3.3燃油表子程序 (38)

4. 3. 4转速表子程序 (39)

结论 (40)

致谢 (41)

参考文献 (42)

第1章绪论

1.1 课题提出的背景

随着电了技术的飞速发展和集成技术的日趋成熟以及芯片制造的产业化，为用单片机技术设计、制造的汽车仪表克服技术瓶颈和成木障碍创造了条件。

由于单片机具有高可靠性、高控制性能和高运行速度，并能很好地解决仪表中的误差修正和线性化处理等难题，同时便于实现数字信号与模拟信号间的转换，有利于:对数据进行计算、控制和存储，易于与仪表模块化模拟指小驱动机构相匹配，而且己在航空仪表及其它专用仪表上得到应用，因此，用单片机技术设计、制造汽车仪表正成为世界各先进汽车仪表制造厂家竞相发展的、最具潜力和优势的升级换代产.目前在我国奥迪A6、小红旗轿车上已采用了单片机技术的智能汽车仪表。

为适应驾驶人员的视、读习惯，在保持汽车仪表原有表面特征的条件下，如智能数字仪表、模拟指针指示、整体透过式照明等，选用车速里程表、转速表、温度表、燃油表及左、右转向、远光、蓄电池充放电、机油压力、驻车制动、制动器故障、真空报警、防抱制动、发动机预热、油水分离器、排气制动、机油液血、并速锁止等一系列报警指示显，对汽车仪表机芯进行个新开发设计。通过对汽车行驶过程中模拟量和开关量的合理采集和有效传递，采用专用线路板，在芯片上集成中央处理器(CPU)、只读存储器(ROM ),输入/输出接口(I/0)、A/D车专换器、串行通讯等，并经一系列运放、补偿、保护等电路的合成，来完成数字信号与模拟信号间的转换、处理和控制计算，再输出给指示驱动机构，从而带动指针转动，使仪表精确、灵敏、平稳、有效指示。即由温度传感器和燃油传感器将水温高低、燃油箱油面高度测量后得到的模拟量，通过A/D转换器转换成数字量，经中央处理器的处理和控制计算，得到指针偏转的角度值，通过I/0接口直接输出给指示驱动机构，从而带动指针转动;车速传感器和转速传感器输出的为脉冲信号，经I/0接口读出脉冲信号，经过中央处理器的处理和控制计算，换算成车速(km/h)和里程(km),及转速(r/min)，其中车速(km/h)、转速(r/min)经I/0接口直接输出给指示驱动机构(带减速机构的微型电机)，从而带动指钊一转动;而里程计数

(km)则采用液晶显示器指示。单片机的可读/写EEPROM,用于断电后保存行驶的士里程数和其它一些参数，用通讯方式把一些初始参数发送到智能数字仪表，保存在EEPROM里，同时，也可用J-仪表的校对。

这种用单片机技术设计、制造的汽车仪表，具有集成度高、功能强、体积小、